为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?

  • 小编 发布于 2020-07-11 03:48:30
  • 栏目:科技
  • 来源:优美生态环境保卫者
  • 6286 人围观

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?

通过科学家们的研究和判断,我们所在的太阳系形成于大约46亿年前,其中的绝对核心太阳要比系内的其它行星诞生得稍早一些。而太阳系内的各种星体,如果追溯其来源话,科学家们分析在此区域内原本笼罩着众多星云物质,这些星云物质应该是上一任大质量恒星在生命晚期发生超新星爆发释放出来的,在随后漫长的时间内在引力扰动的影响下,发生着缓慢的气体、尘埃物质的聚集,在相互碰撞和因引力发生的坍缩共同作用下,使得聚集的核心区质量越来越大、温度越来越高,其中规模最大的核心在吸引巨量的星际物质之后,其内核的温度达到了氢的核聚变水平,于是逐渐演化为太阳。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


在形成太阳之后,由于内部的核聚变产生向外的巨大辐射压力,从而在一定程度上阻止了周围较远处星云物质的进一步向内聚集,这些星云物质在距离太阳较远的轨道上,在太阳引力和聚集物质角动量守恒的共同作用下,开始围绕着太阳核心进行公转,在公转的过程中,由于初始期物质密度较高,相互之间发生碰撞的几率很大,同时这些太阳吸收之后剩余的边边角角,也会因相互之间的引力发生聚集,从而在距离太阳不同距离处逐渐组成了若干小的核心,以这些核心为起点,从而把游离的星云物质缓慢地聚集在一起,然后形成了不同的行星或者围绕行星运行的卫星。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


拿地球来说,在其形成过程中,由于物质的聚集摩擦、碰撞,以及星云物质向地球原始核心坍缩过程中引力势能的转化,从而内部温度也不断提升,但是由于太阳吸收了太阳系内绝大多数的星云物质,剩余的边角料即使全部聚合到一块,也不可能达到氢核聚变的程度,因此地球和其它行星一样,在初始期内核的温度虽然越来越高,但始终无法达到那个核聚变的水平,所以,所有行星的整体温度,在行星形成以后都是呈缓慢下降趋势的,地球也不例外。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


在地球形成之初,整体温度非常高,即使表面也密布着呈熔融状态的岩浆,在这样一种几乎是流体状态的情况下,地球组成物质因密度不同,其所受到地球核心的重力也会产生差异,于是密度大的元素逐渐向地球深处缓慢沉降,密度小的元素就会留在地球的外层,这样就慢慢形成了具有明显分层状态的结构。现在普遍认为的地球内部分为三个圈层,即地核、地幔和地壳,这三种结构就是原始地球冷却之后形成的。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


地球在形成之后,在以热辐射为主要热量传递方式的作用下,其接收到的太阳辐射能量远远小于通过大气层向外散失的热量,因此,留在最外层的物质最先冷却,形成了以密度较小的硅镁层或者硅铝层为主要矿物为主的地壳,对内部起到了一个较好的保温效果,地壳这一层也是地球圈层中厚度最薄的,每深入100米,温度会升高1-2.5摄氏度。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


在地壳之下是地幔,其中上地幔温度在1000-3000摄氏度,主要成分也是硅镁和硅镁矿物,不过其状态已经不是严格意义上的固态了,而是呈现一定的流体特性;下地幔的温度较高,可以达到3000-4000摄氏度,主要成分铁、镍的硫化物,存在形式也是呈现柔软的流体性质。等到地下3000公里以下,则是地球的外地核,主要成分为液态金属,温度在4000-5500摄氏度,科学家们判断,这些液态金属的流动是地球磁场产生的根源;在外地核以下就是地球温度最高的部分-内地核,其温度达到6000摄氏度左右,压力也非常巨大,可以达到上百万个标准大气压,其成分主要是以铁、镍等金属以固态形式存在。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


在地球形成之后的46亿年里,内核的组成物质除了地核和地壳之外,其余都是以可以流动的黏稠流体形式存在为主,之所以温度维持这么长时间,主要取决于内、外两个大方面的原因。从内部来看,刚才提到了两个方面的原因,一个是地球形成之时所吸聚物质本身所具有的能量转化,另一个是地壳固态的结构,使得内部热对流有了一个相对封闭的系统,在一定程度上减缓了热量通过地壳的散失。此外,地球在形成时吸聚了大量重物质,由于密度较大逐渐沉积到地核深处,而这些重元素多具有放射性,比如铀235、铀238、钾40、钍232等等,这些物质在衰变的过程中,会释放大量的能量,而且有些放射性物质的半衰期还相当长,从而可以为地球内部提供相对稳定的热量来源。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?


从外部来看,地球的大气层也充当了保护的角色,相对于太阳辐射来说,从地球向外释放的能量,主要以波长较长的红外辐射为主,而大气层对红外辐射的吸收能力要比来自太阳的短波辐射高得多, 这样来自太阳的能量大部分为直达地球为地球增温,同时从地面反射以及从地球内部释放的热量,也在大气层的吸收下大部分被返回地面,从而使得热量的散失效率大大降低。所以,相对于几乎没有大气存在的月球、火星,地球对于温度的调节机制非常明显,温差也不至于太大,起到了很好的保护效果。

为什么地球形成了几十亿年,地下还是熔岩,地心冷却过程要这么久吗?

转载请说明出处:866热点网 ©